Sylabus
Co je to celulární stroj? Co dělají?
- biomolekulární agregáty vytvářející práci a pohyb
- sebestavení a vznik (včetně biologických a nebiologických příkladů)
- jak můžeme tyto stroje vizualizovat a prozkoumat?
- měření souboru vs. jednotlivé molekuly
- zavedení základních experimentálních metod s jednou molekulou: zobrazování jedné molekuly a optická pinzeta
• Život na nízkém Reynoldsově čísle
- základní pojmy mechaniky: síla, trajektorie, rychlost, tření ...
- různé faktory jsou relevantní v různých měřítcích
- co je důležité na stupnici mikrometrů / nanometrů?
- tepelný pohyb, difúze
- přehnané systémy
- chůze v hurikánu, plavání v melasě
Další čtení:
Purcell, Life at Low Reynolds number, American Journal of Physics 45, 3 (1977)
• Tepelné ráčny
- (makroskopická) rohatka a práce
- reakční kinetika, rychlosti zapnutí a vypnutí
- tepelná ráčna
- rohatková difúze
- příklady: translokace proteinů a nukleových kyselin přes póry
Další čtení:
Hepp a kol., Kinetika absorpce DNA během transformace poskytuje důkaz pro translokační rohatkový mechanismus. Proc Natl Acad Sci U S A. 2016; 113 (44): 12467-12472.
Stewart, Ratcheting mRNA z Nucleus. Mol Cell 2007, 25: 327-330
Okamoto et al, Protein importující motor mitochondrie: cílená molekulární ráčna, která řídí rozvinutí a translokaci. EMBO J. 2002 15. července; 21 (14): 3659–3671.
• Generování síly dynamikou vlákna
- mikrotubulární dynamická nestabilita
- aktinová dynamika
- síla generovaná rostoucí nebo zmenšující se špičkou mikrotubule
- síla generovaná aktinovou polymerizací - aktinové komety
Další čtení:
Dogterom et al, Měření vztahu síly a rychlosti pro pěstování mikrotubulů. Science 1997, 278: 856-860
Powers a kol. Komplex Ndc80 Kinetochore tvoří nosné přílohy k dynamickým mikrotubulárním špičkám prostřednictvím zkreslené difúze. Cell (2009), 136 (5), 865–875.
Theriot a kol. Míra pohyblivosti na základě aktinu u intracelulárních Listeria monocytogenes se rovná rychlosti aktinové polymerizace. Příroda. 1992; 357 (6375): 257-60.
Svitkina. Actinův cytoskelet a motin na bázi aktinů. Cold Spring Harb Perspect Biol 2018; 10: a018267
• Cytoskeletální molekulární motory
- ATP hydrolytický cyklus
- pohyb páky páky a difuzní vyhledávání
- měření síly, zastavení síly
- zpracovatelnost
- kinesin-1, kinesin-5, kinesin-14, příklady dyneinu, film myosinu AFM
Další čtení:
Svoboda et al. (1994). Síla a rychlost měřená pro jednotlivé molekuly kinezinu. Cell, 77 (5), 773–784.
Schnitzer a kol. (1997). Kinesin hydrolyzuje jeden ATP na krok 8 nm. Nature, 388 (6640), 386–390.
Rice a kol. (1999). Strukturální změna motorického proteinu kinesinu, která řídí motilitu. Nature, 402 (6763), 778–784.
Sozański a kol. (2015). Malé Crowders zpomalují Kinesin-1 Stepping tím, že brání difúze motorové domény. Physical Review Letters, 115 (21), 197–5.
Brunnbauer a kol. (2012). Generování kinezových motorů v kroutícím momentu je řízeno stabilitou krční domény. Molecular Cell, 46 (2), 147–158.
Kapitein a kol. Bipolární mitotický kinesin Eg5 se pohybuje na obou mikrotubulích, které zesíťuje. Příroda. 5. května 2005; 435 (7038): 114-8.
Fink a kol. Mitotický kinesin-14 Ncd řídí směrové mikrotubule-mikrotubule klouzání. Nat Cell Biol. 2009 Jun; 11 (6): 717-23.
Urnavicius et al. (2018). Cryo-EM ukazuje, jak dynactin přijímá dva dyneiny pro rychlejší pohyb. Nature, 554 (7691), 202–206.
Kodera a kol. Videozáznam chůzi myosinu V pomocí vysokorychlostní mikroskopie atomové síly. Příroda. 2010, 468 (7320): 72-6.
• Ostatní molekulární motory
- Bakteriální bičíkový motor, ATP syntáza - rotační motory
- dynamin - kroucení motoru
- virové motory pro balení DNA
Anotace
Jak buňka generuje pohyb? Jaké jsou mechanicko-chemické principy, které umožňují specializované proteiny přeměnit chemickou energii a Brownův pohyb na řízený pohyb? V tomto kurzu prozkoumáme fascinující svět makromolekulárních proteinových sestav, které vytvářejí síly a pohyb uvnitř buněk - svět mobilní stroje. Budeme studovat mechanistické principy fungování těchto strojů.
Studium betonu příklady, naším cílem je poskytnout přehled o současném pochopení toho, jak je pohyb v buňkách generován na a molekulární úroveň. Kurz je zaměřen zejména na pokročilé vysokoškolské studenty (3. - 5. ročník) rok).